Simulación de emisiones acústicas generadas por fricción deslizante mediante ANSYS LS-DYNA.

Abstract

En los últimos años el método de emisiones acústicas ha cobrado mayor protagonismo en cuanto a monitoreo de condiciones, permitiendo detectar la formación de grietas y defectos en un material, al analizar las ondas generadas durante su evolución. Además, se he convertido en una herramienta de gran utilidad para caracterizar y monitorear las diferentes condiciones de fricción y desgaste a las cuales son sometidas distintas piezas mecánicas en el día a día. En los variados procedimientos de monitoreo se han observado diferentes fenómenos relacionados a las ondas de emisiones acústicas, entre ellos la ráfaga de EA, fenómeno presente en la interacción entre engranajes, el cual se caracteriza por una alta amplitud de las ondas en una cantidad mínima de tiempo. En esta interacción se presentan dos tipos de contacto, definidos por la condición de fricción en cada uno de ellos; contacto deslizante y contacto rodante. Por lo que esta investigación, motivada por el fenómeno descrito anteriormente, profundizará en la condición deslizante del contacto entre engranajes, la cual se presume como detonante del fenómeno. Teniendo en cuenta lo antes mencionado y debido a que se torna necesario conocer la naturaleza de estos fenómenos, es que se llevarán a cabo simulaciones mediante un software de elementos finitos llamado ANSYS LS – DYNA, con el objetivo de profundizar en las distintas condiciones que influyen en la amplitud de las ondas de emisiones acústicas. Esto se llevará a cabo mediante simulaciones de prueba para ajustar el software y su configuración, y así finalmente llevar a cabo una simulación de un cilindro deslizante sobre una superficie, lo cual constituye un caso simple, pero a su vez representativo de la condición de contacto deslizante entre engranajes. Finalmente, el modelo antes descrito será sometido a diferentes condiciones, que modificarán la amplitud de las ondas obtenidas. Así, una vez obtenidos los resultados, se podrá concluir con base en la teoría presente en la literatura, si el modelo responde de buena manera a las diferentes condiciones. En caso contrario, se profundizará en futuras modificaciones al modelo, que aseguren una correcta representación de la interacción original.

In recent years, the acoustic emission method has become more important in terms of condition monitoring, allowing to detect the formation of cracks and defects in a material, by analyzing the waves generated during its evolution. In addition, it has become a very useful tool to characterize and monitor the different friction and wear conditions to which different mechanical parts are subjected on a daily basis. In the various monitoring procedures, different phenomena related to acoustic emission waves have been observed, among them the AE burst, a phenomenon present in the interaction between gears, which is characterized by a high amplitude of the waves in a minimum amount of time. In this interaction, two types of contact are present, defined by the friction condition in each of them; sliding contact and rolling contact. Therefore, this research, motivated by the phenomenon described above, will delve into the sliding condition of the contact between gears, which is presumed to be the trigger of the phenomenon. Taking into account the above mentioned and because it is necessary to know the nature of these phenomena, simulations will be carried out by means of a finite element software called ANSYS LS - DYNA, with the objective of deepening in the different conditions that influence the amplitude of the acoustic emission waves. This will be carried out by means of test simulations to adjust the software and its configuration, and finally to carry out a simulation of a sliding cylinder on a surface, which is a simple case, but at the same time representative of the sliding contact condition between gears. Finally, the model described above will be subjected to different conditions, which will modify the amplitude of the waves obtained. Thus, once the results are obtained, it will be possible to conclude, based on the theory present in the literature, if the model responds well to the different conditions. If not, future modifications to the model will be made to ensure a correct representation of the original interaction.